专利名称：超声波清洗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波清洗装置，尤其涉及适用于半导体基板、LCD(Liquid Crystal Display液晶显示装置)用或光掩模用的玻璃基板等、清洗时的损伤或破损会成为致命的质量缺陷的被清洗物的超声波清洗装置。
背景技术：
作为除去半导体基板、LCD或光掩模用的玻璃基板上附着的微小粒子等污渍的清洗方法，例如有通过旋转刷擦洗被清洗物的刷擦洗(brushscrub)清洗、利用高压使清洗液与被清洗物碰撞的高压喷射清洗、使施加了超声波的清洗液与被清洗物碰撞的超声波清洗。在这些清洗方法中，最为适合并被广泛采用的是没有旋转刷那样的发尘的问题且清洗能力比高压喷射清洗还优异的超声波清洗。
作为超声波清洗的去污功能已知有如下两种功能。其一是通过基于气穴现象的冲击波剥离除去被清洗物的表面附着的粒子(固体物)等污渍的物理清洗功能。另一功能是通过由超声波所产生的自由基(radical)分解除去污渍的化学清洗功能。在提高超声波清洗效果的方面有效利用这两种功能成为关键。另外，对于这些物理清洗和化学清洗的效果而言，被赋予的超声波的功率越大越能够获得好的效果。但是，现有的超声波清洗装置的实际现况为无法将超出从超声波振动子的单位面积照射的超声波能量的能量照射到被清洗物的单位面积上，从而无法获得可以满意的清洗能力。
因此，申请人开发了一种作为利用了超声波的技术、可局部获得超声波的高能量的超声波照射装置。通过使用该超声波照射装置，能够利用超声波有效地破碎肾脏结石、尿路结石、胆结石等的结石(专利文献1)。
专利文献1特开2004-33476号公报然而，在将专利文献1的超声波照射装置的技术应用于上述的半导体基板或玻璃基板的清洗时，需要进一步改良装置结构。
即，在清洗半导体基板或玻璃基板时，清洗效果高是勿庸置疑的，但清洗时半导体基板或玻璃基板的表面不因超声波的能量而损伤或破损也是极为重要的。特别是，在半导体基板面或玻璃基板面上已经形成有电路等微细图案的情况下，需要在不破坏微细图案的情况下进行超声波清洗。
发明内容
本发明鉴于这种情况而实现，其目的在于提供一种能够在被清洗物的表面不损伤或破损的情况下，有效地除去表面附着的粒子或有机性污染物等的超声波清洗装置。
为了达到上述目的，本发明第一侧面提供一种超声波清洗装置，其利用施加了超声波的清洗液对被清洗物的表面附着的污渍进行超声波清洗，其特征在于，包括清洗槽，其贮存所述清洗液；支承台，其在所述清洗液中支承所述被清洗物；超声波产生机构，其使频率为1～10MHz的第一超声波、和频率在该第一超声波的二分之一以下的第二超声波朝向所述被清洗物交替会聚；会聚位置调节机构，其调节从所述会聚的会聚位置到所述被清洗物的表面的距离；以及移动机构，其使所述超声波产生机构以及所述支承台的至少一个移动，使得由所述超声波产生机构所产生的超声波的效力充分遍及所述被清洗物的表面。
第一侧面是在使被清洗物浸渍到清洗液中的状态下进行超声波清洗的浸渍方式的情况。根据第一侧面，在超声波清洗装置上，按照从超声波产生机构所发出的超声波在被清洗物的表面或其附近以形成点或线的局部会聚的方式配置超声波振动子，或者作为超声波产生源而设有凹面状的超声波振动子。而且，由清洗槽内的支承台支承清洗的被清洗物。作为清洗液，例如可使用超纯水，不过并不特别限定，可根据被清洗物的污渍种类而适当选择。在该状态下，首先，从超声波产生机构发射频率1～10MHz的第一超声波，在超声波会聚的会聚位置局部产生由气穴所引起的多个气泡聚集的气泡群。然后，从超声波产生机构发射频率在第一超声波的二分之一以下的第二超声波，使由第一超声波产生的气泡群共振而使其崩溃。第一及第二超声波的会聚位置相同。在此，气泡群的崩溃是指，气泡群因周围的压力变动而破裂时，高能量集中于气泡群的中心部附近，产生压力极大的冲击波的现象，并非指气泡群分裂或消灭的过程。
如此，通过使第一及第二超声波会聚在会聚位置，能够局部地集中气泡群崩溃时的高能量。因而，通过交替反复所述第一超声波的照射和第二超声波的照射，极为牢固地附着了的粒子也能够除去。在发射了第一超声波30μ秒～70μ秒之后，连续发射第二超声波5μ秒～15μ秒。优选以80μ秒～120μ秒的间隔反复实施该第一及第二超声波的照射。
在所述被清洗物的超声波清洗中，由于通过会聚位置调节机构，能够调节从会聚位置到被清洗物的表面的距离，所以根据被清洗物的污渍种类和附着强度、被清洗物的表面的物理强度(损伤或破损的难度)能够任意设定最佳的会聚位置。由会聚位置调节机构所调节的从会聚位置到被清洗物的表面的距离还包括零。即，将会聚位置从被清洗物的表面调节到表面附近。
另外，清洗液受到超声波的照射而在会聚位置生成自由基(例如OH自由基)，通过该自由基对被清洗物的表面附着的有机性的污染物进行氧化分解。该情况下，通过使第一及第二超声波会聚在会聚位置，也能够使生成自由基所需要的能量局部集中，所以能够有效地生成自由基。而且，由于通过会聚位置调节机构，能够调节从会聚位置到被清洗物的表面的距离，所以可根据有机性污染物的种类和附着强度、被清洗物的表面的化学强度(相对于自由基的耐性)而任意设定最佳的会聚位置。
由此，即使被清洗物例如是已经形成有金属薄膜或电路等微细图案的半导体基板或玻璃基板，也能够在微细图案不破损的情况下进行有效的超声波清洗。
另外，在本发明中，通过使超声波产生机构以及支承台的至少一个移动的移动机构，能够对被清洗物的表面充分地进行超声波清洗，并且通过改变移动的速度，使得污染情况严重的表面部分移动速度减慢，污染情况不严重的表面部分移动速度加快，如此还能够进行细致的清洗。
为了达到上述目的，本发明第二侧面提供一种超声波清洗装置，其利用施加了超声波的清洗液对被清洗物的表面附着的污渍进行超声波清洗，其特征在于，包括搬送机构，其搬送所述被清洗物；超声波喷嘴，其设置在所述搬送机构的上方，从喷嘴口朝向所述被清洗物的表面喷出清洗液，并且具备超声波产生机构，该超声波产生机构使频率为1～10MHz的第一超声波、和频率在该第一超声波的二分之一以下的第二超声波交替会聚于所述被清洗物的表面；以及会聚位置调节机构，其调节从所述喷嘴口到所述被清洗物的表面的距离。
第二侧面是对从喷嘴口朝向被清洗物喷出的清洗液施加超声波的超声波喷嘴方式的情况。
在该超声波喷嘴方式的第二侧面的情况下，作用效果也与第一侧面的浸渍方式的情况相同。
本发明的第三侧面的特征在于，在第一侧面或第二侧面中，所述被清洗物是半导体基板、LCD用或光掩模用的玻璃基板的任一个。
这是因为，本发明的超声波清洗装置对于半导体基板、LCD用或光掩模用的玻璃基板那样的、清洗时的损伤或破损会成为致命的质量缺陷的被清洗物尤其有效。
本发明的第四侧面的特征在于，在第一～第三侧面的任一个中，在所述会聚位置设有固体物。
由于气泡极易在固体物的表面产生，所以如第四侧面所述，通过在超声波的会聚位置设置固体物，能够以更高的密度形成气泡群的气泡。由此，在气泡群崩溃时能够获得更高的能量。另外，即使超声波的产生功率小也能够有效地产生气泡，从而能够节省能量。
本发明的第五侧面的特征在于，在第四侧面中，所述固体物是金属板、金属以外材质的平板、网状板、多孔板的任一个。
这是促进气泡产生的固体物的优选例，可适当使用金属板、例如超声波反射板、金属材质以外的平板、网状板、多孔板。该情况下，在使用金属板、平板时，优选配置为其面与超声波的前进方向平行，以免阻碍气泡群崩溃时的能量到达被清洗物。另外，在使用不阻碍气泡群崩溃时的能量到达被清洗物的网状板或多孔板时，还可配置为其面相对于超声波的前进方向正交。
本发明的第六侧面的特征在于，在第一、三、四或五侧面中，所述超声波的前进方向相对于与所述被清洗物的表面垂直的方向倾斜。
第六侧面是浸渍方式的情况，由于超声波的前进方向从与被清洗物的表面垂直的方向倾斜，所以能够扩大被清洗物的表面的超声波的效力区域以及由超声波而生成的自由基的效力区域。进而，由于可将基于音响流的流动方向设为一方向，所以能够将从被清洗物的表面除去的污渍从被清洗物迅速排除，能够提高清洗效果。所谓音响流是指，若超声波在流体内传送，则在其射束(beam)内产生介质的流动，该流动即称作音响流。
本发明的第七侧面的特征在于，在第二～第五侧面的任一个中，清洗液从所述喷嘴口喷出的喷出方向以及所述超声波的前进方向相对于与所述被清洗物的表面垂直的方向倾斜。
第七侧面是超声波喷嘴方式的情况，由于清洗液从喷嘴口喷出的喷出方向以及超声波的前进方向相对于与被清洗物的表面垂直的方向倾斜，所以能够扩大被清洗物的表面的超声波的效力区域以及由超声波而生成的自由基的效力区域。另外，由于可将从喷嘴口喷出的清洗液在被清洗物的表面流动的方向、以及基于音响流的流动方向设为一方向，所以能够将从表面除去的污渍从被清洗物迅速排除，能够提高清洗效果。
本发明的第八侧面的特征在于，在第一～第七侧面的任一个中，设有两个所述超声波产生机构，并且该两个超声波产生机构被配置为超声波的会聚位置相同。
由此，由于能够在比一台超声波产生机构所形成的超声波的会聚区域更狭窄的范围产生气泡，所以气泡群的崩溃时能够获得更高的能量。
本发明的第九侧面的特征在于，在第八侧面中，所述两个超声波产生机构以转动轴为中心转动自如地被支承，并且所述会聚位置调节机构通过使所述两个超声波产生机构转动，在使所述会聚位置相同的同时调节从所述会聚位置到所述被清洗物的表面的距离。
由于两个超声波产生机构以转动轴为中心转动自如地被支承，通过会聚位置调节机构使两个超声波产生机构转动，所以能够容易且高精度地使来自两个超声波产生机构的超声波的会聚位置相同，并且能够调节从会聚位置到被清洗物的表面的距离。
本发明的第十侧面的特征在于，在第一～第九侧面的任一个中，设有气体溶解水吹入机构，其向所述清洗液中吹入溶解了气体的气体溶解水。
这是因为，吹入了气体溶解水的清洗液与未吹入气体溶解水的清洗液相比，在超声波的照射下产生的自由基多，从而能够进一步提高自由基所带来的被清洗物的清洗效果。该情况下，优选吹入口在会聚位置附近，从超声波的前进方向观察配置在会聚位置的上游侧，朝向会聚位置吹出气体。由此，吹入到会聚位置的上游侧的气体或气体溶解水在超声波能量最高的会聚位置处有效地生成自由基，且所生成的自由基有效地到达被清洗物的表面。
本发明的第十一侧面的特征在于，在第一～第九侧面的任一个中，设有向所述清洗液中吹入气体的气体吹入机构。
如此，也可以代替向清洗液中吹入气体溶解水，而向清洗液中直接吹入气体。
(发明效果)如以上说明，根据本发明的超声波清洗装置，能够在被清洗物的表面不损伤或破损的情况下，有效除去表面附着的粒子或有机性污染物等。因而，本发明在半导体基板、LCD用或光掩模用的玻璃基板的超声波清洗中极为有效。
图1是表示本发明的浸渍方式的超声波清洗装置的整体结构的图，是超声波的会聚位置位于玻璃基板表面时的概念图；图2A是说明本发明的超声波清洗的机械装置的说明图；图2B是说明本发明的超声波清洗的机械装置的说明图；图3是本发明的浸渍方式的超声波清洗装置的另一形式，是超声波的会聚位置离开玻璃基板的表面时的概念图；图4A是关于在超声波的会聚位置处设置的固体物的说明图；图4B是关于在超声波的会聚位置处设置的固体物的说明图；图5是本发明的浸渍方式的超声波清洗装置的又一形式，是使超声波产生机构相对于与玻璃基板垂直的方向倾斜时的概念图；图6是本发明的浸渍方式的超声波清洗装置的又一形式，是设置两个超声波产生机构时的概念图；图7是本发明的浸渍方式的超声波清洗装置的又一形式，是设置两个超声波产生机构，并且向清洗液中吹入气体溶解水时的概念图；图8是本发明的浸渍方式的超声波清洗装置的又一形式，是设置两个超声波产生机构，并且向清洗液中直接吹入气体时的概念图；图9是表示超声波喷嘴方式的超声波清洗装置的整体结构的图，是超声波的会聚位置位于玻璃基板表面时的概念图；图10是表示超声波喷嘴方式的超声波清洗装置的另一形式的整体结构的图，是超声波的会聚位置离开玻璃基板的表面时的概念图；图11是超声波喷嘴方式的超声波清洗装置的又一形式，是使超声波产生机构相对于与玻璃基板垂直的方向倾斜时的概念图；图12是超声波喷嘴方式的超声波清洗装置的又一形式，是设置两个超声波产生机构时的概念图；图13是超声波喷嘴方式的超声波清洗装置的又一形式，是设置两个超声波产生机构，并且向清洗液中吹入气体时的概念图。
图中10-浸渍方式的超声波清洗装置；11-清洗液；12-清洗槽；14-玻璃基板；14A-玻璃基板的表面(清洗面)；16-支承台；18-超声波振动子；20-超声波产生机构；22-会聚位置调节机构；24-支承台的移动机构；26-主体部；28-第一超声波；30-第二超声波；32-表示超声波的前进方向的箭头；34-超声波的中心线；36-气泡群；38-臂；40-固体物；42-音响流；44-转动轴；46-气体吹出口；48-气体溶解装置；50-液体供给管；52-气体供给管；100-超声波喷嘴方式的超声波清洗装置；102-搬送机构；104-喷嘴口；108-超声波喷嘴；110-喷嘴容器；112-清洗液供给管；114-辊；P-超声波的会聚位置。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的超声波清洗装置的优选实施方式进行详细说明。
图1～图7是本发明的超声波清洗装置的第一实施方式，是表示在使被清洗物浸渍到清洗液中的状态下进行超声波清洗的浸渍方式的各种形式的概念图。此外，作为被清洗物以玻璃基板的例子进行说明，但并不限定于玻璃基板。
如图1所示，浸渍方式的超声波清洗装置10主要由如下部分构成，即贮存清洗液11的清洗槽12；在清洗液11中支承玻璃基板14的支承台16；超声波产生机构20，其具备能够会聚超声波的超声波振动子18，朝向玻璃基板14的表面14A交替会聚不同频率的超声波；会聚位置调节机构22，其对从超声波的会聚位置P到玻璃基板14的表面14A的距离进行调节；以及移动机构24，其使支承台16移动，使得超声波产生机构20所产生的超声波的效力充分遍及到玻璃基板14的表面14A。此外，在本实施方式中，移动机构24使支承台16进行移动，不过也可以使超声波产生机构20移动，或者也可以使支承台16和超声波产生机构20双方移动。
超声波产生机构20主要由主体部26和超声波振动子18构成，超声波振动子18的振动面为凹面形状，且超声波振动子18被配置为照射的超声波朝向由支承台16支承的玻璃基板14会聚。超声波既可以点状(spot状)会聚，也可以线状(line状)会聚，但在本实施方式中是会聚为线状的情况(参照图4A及图4B)，线宽设定在玻璃基板14的宽度方向(图1的表里方向)的长度以上。作为照射会聚的超声波的超声波振动子18，例如可使用凹面压电元件。
而且，如图2A及图2B所示，从收纳于主体部26的可控制频率的发信器(未图示)向超声波振动子提供信号，在照射了例如频率为2MHz的高频的第一超声波28约50μ秒(图2A)之后，连续照射频率在该第一超声波的二分之一以下的例如约500KHz的低频的第二超声波30约10μ秒(图2B)。将该第一及第二超声波28、30的照射作为一组，以约100μ秒的短时间的间隔反复照射该组超声波。该情况下，作为第一超声波28的频率优选为1～10MHz的范围，作为第二超声波30的频率为该第一超声波的二分之一以下的频率为好。另外，第一超声波28的一次照射时间为30μ秒～70μ秒的范围，第二超声波30的一次照射时间为5μ秒～15μ秒的范围。另外，作为优选的间隔时间的范围为80μ秒～120μ秒的范围。另外，图2A及图2B的箭头32为超声波的前进方向，单点划线34是一边会聚一边向箭头32方向前进的超声波28、30的中心线。
由此，通过第一超声波28的照射，在玻璃基板14的表面14A或表面14A附近的局部的会聚位置P，产生高密度且细微的气泡的气泡群36，产生的气泡群36在继续照射的第二超声波的作用下而一下子崩溃。与以往的不使超声波会聚的情况相比，此时的冲击力非常强，能够除去玻璃基板14的表面14A上附着的以往无法除去的微细的粒子或膜状污渍。另外，由于通过该强大的冲击力能够有效地生成自由基，所以还能够提高由自由基所产生的化学的清洗效果。
另外，超声波产生机构20的主体部26，由会聚位置调节机构22支承为可在图1的箭头A-B方向上移动。由此，能够将超声波28、30的会聚位置P如图1那样设定在玻璃基板14的表面14A，或者也可以如图3那样离开玻璃基板14的表面14A。作为会聚位置调节机构22并未特别图示，但例如可构成为由垂直立设的支柱经由螺母构件支承主体部26且使其滑动自如，并且将螺母构件与滚珠丝杠螺合，通过可正反旋转的马达使滚珠丝杠旋转。总之，只要是具备能够使超声波产生机构20在图1的箭头A-B方向上移动的机构的会聚位置调节机构22即可。如此，由于设置会聚位置调节机构22，能够调节从会聚位置P到玻璃基板14的表面14A的距离，所以根据玻璃基板14上附着的污渍的种类、附着强度、玻璃基板14的表面14A的物理强度(损伤或破损的难度)和化学强度(相对于自由基的耐性)，可任意设定最佳的会聚位置P。
如图3所示，通过使超声波28、30的会聚位置P适度离开玻璃基板14的表面14A，即使是形成有金属薄膜的玻璃基板14或形成有电路等微细图案的玻璃基板那样的、容易受到气泡群36的崩溃所产生的冲击力的影响的玻璃基板14，也能够在金属薄膜或微细图案不破损的情况下进行超声波清洗。由于究竟从玻璃基板14的表面14A离开多大程度，根据要清洗的玻璃基板14的各种条件而不同，所以只要通过预备试验等把握确切的离开距离即可。
另外，如图1所示，支承玻璃基板14的支承台16经由臂38与移动机构24连结，可使支承台16在箭头C-D方向上移动。由此，通过相对于与支承台16一起移动的玻璃基板14，朝向玻璃基板14交替会聚线状的第一及第二超声波28、30，重复气泡群的产生和崩溃，从而能够对玻璃基板14的表面14A充分地进行超声波清洗。作为移动机构并未特别图示，但例如可使用通过汽缸杆的伸缩使臂在箭头C-D方向上往复的汽缸装置、或通过滚珠丝杠使臂在箭头C-D方向上往复移动的滚珠丝杠机构等。
另外，由于超声波所产生的气泡大多在固体表面产生，所以如图3所示，优选在超声波28、30的会聚位置P设置固体物40。
图3是在超声波28、30的会聚位置P处，将厚度比使用的超声波的波长足够薄的金属板(超声波反射板)设置在上述的中心线34上的情况。通过使该金属板的面如图4A所示那样与超声波的前进方向32平行，从而在产生的气泡到达玻璃基板14的方面不会成为障碍。如此，通过在超声波28、30的会聚位置P设置固体物40，能够促进第一超声波28所引起的气泡的产生，形成高密度的气泡群36，因此在气泡群36的崩溃时能够获得更高的能量。另外，因气泡群36的崩溃而产生的大量自由基，被超声波28、30的音响流42搬运到玻璃基板14的表面14A，从而通过自由基化学地分解并除去表面14A上附着的有机性的污染物。
在超声波28、30的会聚位置P处设置的固体物40并不限定于金属板，也可为其它的例如陶瓷或塑料材质的平板，如图4B所示，可为具有多个孔的金属网或各种材质的多孔板。金属网或多孔板，由于能够穿过其孔将气泡或清洗液送到玻璃基板14上，所以还可以将金属网或多孔板的面设置在相对于超声波28、30的前进方向32正交的方向上。该情况下，为了确保在固体表面产生气泡且将气泡或清洗液充分地供给到基板14，优选构成金属网等的铁丝的直径以及开口部的大小、多孔板的孔的直径以及孔的间距比超声波的波长足够小，例如0.5mm以下左右。
图5是使超声波28、30的会聚位置P从玻璃基板14的表面14A离开，并且超声波28、30的前进方向32相对于玻璃基板14的垂直方向呈30°的角度(α)的图。如此，由于超声波28、30的前进方向32从垂直于玻璃基板14的表面14A的方向倾斜，所以能够扩大玻璃基板14的表面14A的超声波的效力区域以及由超声波而产生的自由基的效力区域。进而，由于可将基于音响流42的流动方向设为一方向，所以能够将从玻璃基板14的表面14A除去的污渍从玻璃基板14迅速排除，能够提高清洗效果。作为倾斜的角度(α)，优选10°～80°的范围，更优选50°～70°的范围。这是因为，角度(α)小于10°时，无法发挥扩大超声波28、30的效力区域的效果，并且若超过80°，则效力区域过于大而造成超声波清洗效力下降。
图6是分别以水平角(β)可变地配置两个超声波振动子18，且来自两个超声波振动子18的超声波在一点会聚而构成的一例。水平角(β)是指超声波28、30的前进方向32相对于玻璃基板14的水平的表面14A的角度。
由于来自两个超声波振动子18的超声波在一点会聚，所以各个超声波产生机构20的主体部26被支承为能够在以从超声波振动子18的超声波产生面到其会聚位置P的距离L为半径的圆周上移动(E-F方向)。通过如此配置，能够在不改变会聚位置P的情况下使水平角(β)自由改变。水平角(β)的最佳值还因被清洗物而不同，但大体为45°±30°的范围。另外，通过使支承着两个超声波产生机构20的结构体26B在上下方向上移动、或使基板14在上下方向上移动，来调节超声波的会聚位置P和作为被清洗物的基板14之间的距离。如此，通过设置两个超声波产生机构20，使会聚位置P相同，由此能够在超声波的会聚区域附近限定的范围内产生更加大量的气泡群36，所以在气泡群36的崩溃时能够获得更高的能量。
图7是设有两个超声波产生机构20，并且在其会聚位置P附近设有向清洗液中吹入气体或溶解有气体的气体溶解水的吹入口46的超声波清洗装置10。作为吹入气体，优选氢气、氩气等通过超声波28、30容易产生自由基的气体。该情况下，可向清洗液11中直接吹入气体，但如果向清洗液11中供给溶解有气体的气体溶解水则更好。图7是为了供给气体溶解水而形成的装置结构，在清洗槽12的外侧设有使用了中空线膜(hollow-fiber membrane)的气体溶解装置48。从液体导入管50向该气体溶解装置48供给预先通过脱气处理而除去了溶存气体的超纯水，并且从气体供给管52供给氢气，制造超纯水中溶解了氢气的气体溶解水。然后，将气体溶解水从供给管54的吹入口46吹入清洗槽12内。向清洗液11中吹入气体，并不限定于两个超声波产生机构20，也可应用图1～图6中说明了的一个超声波产生机构20。
如此，在会聚位置P附近吹入了气体的清洗液11与未吹入的清洗液相比，在超声波28、30的照射下所产生的自由基多，从而能够进一步提高自由基带来的玻璃基板14的清洗效果。该情况下，吹入口46优选在会聚位置P附近，从超声波28、30的前进方向32观察配置在会聚位置P的上游侧，朝向会聚位置P喷出气体或气体溶解水。由此，吹入到会聚位置P的上游侧的气体在超声波能量最高的会聚位置P处有效地成为自由基，并到达玻璃基板14的表面14A。
图8是在图7的超声波清洗装置10中，替代气体溶解水而向清洗槽12内直接吹入气体(图8是吹入氢气的情况)的情况，该情况下，也能够获得与吹入气体溶解水时同样的效果。
图9～图13是本发明的超声波清洗装置的第二实施方式，是表示对从喷嘴口朝向被清洗物喷出的清洗液施加超声波的超声波喷嘴方式的各种形式的概念图。此外，对于与第一实施方式相同的构件或机构标注相同符号来进行说明。
如图9所示，超声波喷嘴方式的超声波清洗装置100主要由如下部分构成，即搬送玻璃基板14的搬送机构102；超声波喷嘴108，其设在搬送机构102的上方，从喷嘴口104朝向玻璃基板14的表面14A喷出清洗液11，并且具备朝向玻璃基板14的表面14A交替会聚不同频率的超声波的超声波产生机构20；以及会聚位置调节机构22，其调节从喷嘴口104到玻璃基板14的表面14A的距离。
超声波喷嘴108主要由如下部分构成，即主体部26；超声波振动子18；以及向下开口有在玻璃基板14的宽度方向(图9的表里方向)上长的狭缝状的喷嘴口104的喷嘴容器110。在喷嘴容器110的顶面配置有超声波振动子18，并且侧面连接有供给清洗液11的清洗液供给管112。超声波振动子18，其振动面为凹面形状，并被配置成使与第一实施方式中说明的情况相同的第一超声波28和第二超声波30朝向玻璃基板14会聚。该情况下，超声波28、30沿狭缝状的喷嘴口104线状地会聚。作为搬送玻璃基板14的搬送机构102，如图9所示，可适当使用排列了驱动辊114的辊输送装置，但并不限定于此。在超声波喷嘴方式的超声波清洗装置100的情况下，从喷嘴口104喷出的清洗液11，在对玻璃基板14的表面14A进行清洗之后，由于落到搬送机构102的下方设置的未图示的收纳容器中，所以只要是清洗液11容易落下的搬送机构102即可。
根据这样构成的超声波喷嘴式的超声波清洗装置100，向喷嘴容器110供给清洗液11，从喷嘴口104朝向玻璃基板14喷出清洗液11，同时从收纳在主体部26的可控制频率的发信器(未图示)向超声波振动子18供给信号，在照射了例如频率为2MHz的高频的第一超声波28约50μ秒之后，连续照射频率在该第一超声波28的二分之一以下的例如约500KHz的低频的第二超声波30约10μ秒。以约100μ秒的短时间的间隔反复照射该第一、第二超声波。由此，在超声波喷嘴方式的超声波清洗装置100的情况下，也能够获得与浸渍方式的超声波清洗装置10同样的超声波清洗效果。该情况下，第一及第二超声波28、30的一次照射的照射时间、以及间隔时间的优选范围与第一实施方式相同。
另外，超声波喷嘴108可通过会聚位置调节机构22在箭头A-B方向上移动，由此，能够使喷嘴口104以及会聚位置P如图9所示那样靠近到与玻璃基板14的表面14A近似接触的位置，或者如图10所示那样从玻璃基板14的表面14A离开。作为会聚位置调节机构22，例如可使用第一实施方式中所说明了的滚珠丝杠机构。由此，由于能够获得与第一实施方式中所说明的同样的作用效果，所以即使是形成有金属薄膜的玻璃基板14或形成有电路等微细图案的玻璃基板14那样的、容易受到气泡群36的崩溃所产生的冲击力的影响的玻璃基板14，也能够在金属薄膜或微细图案不破损的情况下进行超声波清洗。
另外，在超声波喷嘴方式的超声波清洗装置的情况下，如图10及图11所示，通过在超声波的会聚位置P设置固体物40，也能够促进气泡的产生。另外，如图11所示，优选使清洗液11从喷嘴口104喷出的喷出方向以及超声波28、30的前进方向32的角度α相对于与玻璃基板14的表面14A垂直的方向倾斜。由此，与第一实施方式同样地，能够扩大玻璃基板14的表面14A的超声波28、30的效力区域以及由超声波28、30而生成的自由基的效力区域。另外，由于能够将从喷嘴口104喷出的清洗液11在玻璃基板14的表面14A流动的方向、以及基于音响流42的流动方向设为一方向，所以能够将从玻璃基板14的表面14A除去了的污渍从玻璃基板14迅速排除，能够提高清洗效果。适当的角度α与第一实施方式同样。
图12是在一个超声波喷嘴108使两个超声波产生机构20相对配置，以使会聚位置P相同的情况，喷嘴容器110形成为截面半圆状的半圆柱形状，在两个超声波振动子18之间连接有供给清洗液11的清洗液供给管112。如此，通过设置两个超声波产生机构20，并且使会聚位置P相同，由此能够在一台超声波产生机构20所形成的超声波28、30的会聚区域附近限定的范围内产生气泡，所以在气泡群36的崩溃时能够获得更高的能量。
图13是向供给到喷嘴容器110的清洗液11中吹入气体的情况，在清洗液供给管112的途中设有使用了中空线膜的气体溶解装置48。由此，由于供给到喷嘴容器110的清洗液11中的气体浓度变高，所以因超声波28、30的照射而产生的自由基增多，从而能够进一步提高自由基带来的玻璃基板14的清洗效果。
此外，在本发明的实施方式中，作为被清洗物以玻璃基板14的例子进行了说明，但并不限定于此，也可为半导体基板，除此之外，只要是能够超声波清洗的东西均可。
权利要求
1.一种超声波清洗装置，其利用施加了超声波的清洗液对被清洗物的表面附着的污渍进行超声波清洗，其特征在于，包括清洗槽，其贮存所述清洗液；支承台，其在所述清洗液中支承所述被清洗物；超声波产生机构，其使频率为1～10MHz的第一超声波、和频率在该第一超声波的二分之一以下的第二超声波朝向所述被清洗物交替会聚；会聚位置调节机构，其调节从所述会聚的会聚位置到所述被清洗物的表面的距离；以及移动机构，其使所述超声波产生机构以及所述支承台的至少一个移动，使得由所述超声波产生机构所产生的超声波的效力充分遍及所述被清洗物的表面。
2.一种超声波清洗装置，其利用施加了超声波的清洗液对被清洗物的表面附着的污渍进行超声波清洗，其特征在于，包括搬送机构，其搬送所述被清洗物；超声波喷嘴，其设置在所述搬送机构的上方，从喷嘴口朝向所述被清洗物的表面喷出清洗液，并且具备超声波产生机构，该超声波产生机构使频率为1～10MHz的第一超声波、和频率在该第一超声波的二分之一以下的第二超声波朝向所述被清洗物的表面交替会聚；以及会聚位置调节机构，其调节从所述喷嘴口到所述被清洗物的表面的距离。
3.根据权利要求1或2所述的超声波清洗装置，其特征在于，所述被清洗物是半导体基板、LCD用或光掩模用的玻璃基板的任一个。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，在所述超声波的会聚位置设有固体物。
5.根据权利要求4所述的超声波清洗装置，其特征在于，所述固体物是金属板、金属以外材质的平板、网状板、多孔板的任一个。
6.根据权利要求1、3、4或5所述的超声波清洗装置，其特征在于，所述超声波的前进方向相对于与所述被清洗物的表面垂直的方向倾斜。
7.根据权利要求2～5中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，清洗液从所述喷嘴口喷出的喷出方向以及所述超声波的前进方向相对于与所述被清洗物的表面垂直的方向倾斜。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，设有两个所述超声波产生机构，并且该两个超声波产生机构被配置为超声波的会聚位置相同。
9.根据权利要求8所述的超声波清洗装置，其特征在于，所述两个超声波产生机构以转动轴为中心转动自如地被支承，并且所述会聚位置调节机构通过使所述两个超声波产生机构转动，在使所述会聚位置相同的同时调节从所述会聚位置到所述被清洗物的表面的距离。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，设有气体溶解水吹入机构，其向所述清洗液中吹入溶解了气体的气体溶解水。
11.根据权利要求1～9中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，设有向所述清洗液中吹入气体的气体吹入机构。
全文摘要
一种超声波清洗装置，其利用施加了超声波的清洗液对被清洗物的表面附着的污渍进行超声波清洗，其特征在于，包括清洗槽，其贮存所述清洗液；支承台，其在所述清洗液中支承所述被清洗物；超声波产生机构，其朝向所述被清洗物交替会聚频率1～10MHz的第一超声波、和频率在该第一超声波的二分之一以下的第二超声波；会聚位置调节机构，其调节从所述会聚的会聚位置到所述被清洗物的表面的距离；以及移动机构，其使所述超声波产生机构以及所述支承台的至少一个移动，使得由所述超声波产生机构所产生的超声波的效力充分遍及所述被清洗物的表面。
文档编号B08B3/10GK101052478SQ200580034591
公开日2007年10月10日 申请日期2005年10月6日 优先权日2004年10月12日
发明者松本洋一郎, 池田贞一郎, 吉泽晋, 佐原辉隆, 妻木伸夫, 北田由光 申请人:株式会社日立工业设备技术, 国立大学法人东京大学